张庆锋+高翔

摘 要：基于高速精密冲床的热态特性，对高速精密冲床进行了热源分析与传热机制分析，计算了冲床的热分析的初始条件及边界条件，利用SolidWorks软件建立冲床整机的有限元模型，运用ANSYS软件对冲床进行热─结构耦合分析，求解出该高速冲床处于稳态环境下的整机的温度场和变形场，分析出冲床的加工误差。对比红外热像仪测得的实际冲床温度值，验证了温度场仿真分析结果的可靠性，为冲床的结构优化设计和热平衡设计提供理论依据。

关键词：高速精密冲床;温度场;热分析;热变形;有限元

前言

高速精密冲床工作过程中会产生大量的热量，这些热量通过各种传热方式传递到冲床的各个部位，由于冲床各零部件的结构、形状和材料都不尽一样，热特性自然也不一样，又加之零件表面的传热情况不同以及周围环境温度变化等各种因素，使整个冲床形成了一个复杂的温度场。在这个复杂的温度场作用下，冲床各零部件会产生热应力和热应变，冲床产生的热变形势必影响冲床的性能，使冲床的加工精度降低。大量研究表明，对精密机床由热变形引起的制造误差一般占加工总误差的40%～70%[1]，不均匀的热变形还会导致机床的磨损，反过来又制约了冲床的速度和精度的提高。因此对高速精密冲床的热态特性进行分析和研究，并找到能够改善其热态特性的措施，对冲床加工精度的提高具有极大的现实意义。

一、冲床的热源及传热机制